KR20170085385A - System and method for supporting drone autonomous flight based on Real Time Location System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 측면은, 사회적 약자가 갖고 다니는 저전력 소형화 디바이스로, 초광대역(Ultra Wide Band) 무선 통신을 통해 앵커 노드와 신호 및 데이터 송수신을 수행하는 태그(TAG); RTLS 기반 자율 비행 및 충돌 탐지 및 회피(Autonomous flight, Collision detection/avoidance based on RTLS) 기능을 갖는 드론; UWB RTLS 기반의 측위를 위한 AP(Access Point)로 상기 드론을 포함하여 다수개가 형성되는 앵커 노드; 및 상기 태그(TAG)와 하나의 앵커 노드 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 하나의 앵커 노드로부터 획득한 뒤, 상기 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하며, 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자에게 문제 발생 시, 상기 드론에 대한 제어 정보 전송을 통해 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자로 찾아가도록 하여, 상기 드론의 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 수신받아, 유관기관 서버로 전달하여 응급조치 대응을 하도록 하는 드론 통합 관제 서버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 드론 통합 관제 서버가 태그(TAG)와 앵커 노드 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 상기 앵커 노드로부터 획득하는 제 1 단계; 상기 드론 통합 관제 서버가 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하는 제 2 단계; 및 상기 드론이 물체와의 충돌 탐지 및 회피에 의한 자율 비행으로 상기 태그(TAG)의 위치 지점까지 도달하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법을 제공함에 있다.
이에 의해, UWB RTLS를 활용한 초정밀 실시간 측위를 기반으로 태그를 소지한 사람에게 자율 비행으로 도달할 뿐만 아니라, 물체와의 충돌 방지를 위한 회피 및 감지를 통해 안정적인 자율 비행이 가능한 효과를 제공한다.
또한, 재난 발생 및 극한 상황 발생시, 미아 탐지 등의 경우에 신속하고 정한 위치 수집을 통해 신속한 대응이 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a RTLS-based drones autonomous flight system and a dronon autonomous flight method. According to a first aspect of the present invention, there is provided a low-power miniaturization device carried by a socially disabled person, comprising: a tag (TAG) for transmitting and receiving signals and data to and from an anchor node through ultra wide band wireless communication; Drones with RTLS-based autonomous flight and collision detection / avoidance based on RTLS; An access point (AP) for positioning based on UWB RTLS, wherein anchor nodes including a plurality of drones are formed; And acquiring location information of the tag (TAG) by data transmission / reception based on UWB RTLS between the tag (TAG) and one anchor node from one anchor node and then transmitting the location information of the tag (TAG) And when a problem occurs to a social minor possessing the tag (TAG), the social weak person having the tag (TAG) is searched through transmission of control information to the dron, A drones integration control server for receiving current status information including image information and transmitting the received status information to a related institution server for a first response; And the RTLS-based dronemonautomatic flight system.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for transmitting a tag, the method comprising: a first step of acquiring location information of a tag (TAG) from an anchor node by data transmission / reception based on UWB RTLS between a tag (TAG) and an anchor node; A second step of the drone integration control server providing location information of the tag (TAG) with a drone; And a third step of the drone reaching a position of the tag (TAG) by autonomous flight by collision detection and avoidance with an object; And an RTLS-based drones autonomous flight method.
Thus, it provides not only autonomous flight to the person who owns the tag based on ultra-precise real-time positioning utilizing UWB RTLS, but also provides an effect of stable self-flight by avoiding and sensing for preventing collision with an object.
In addition, in case of disaster occurrence, extreme situation, detection of missing children, etc., it is possible to promptly and promptly respond to the situation by collecting the location quickly.
Description
본 발명은 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 초정밀 실시간 측위 기술인 UWB RTLS(Ultra Wide Band Real Time Location System) 기반의 측위를 통해 드론에 대한 목표지점까지 자율 비행을 수행하여 정보를 제공하도록 하기 위한 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a RTLS-based drones autonomous flight system and a drones autonomous flight method, and more particularly, to an autonomous flight control system for autonomous navigation of a dron through a UWB RTLS (Ultra Wide Band Real Time Location System) To a Dron autonomous flight system and a Dron autonomous flight method for providing information by performing flight.
드론(drone)은 조종사가 필요치 않은 무인비행체인 것으로 이와 관련하여 국제 분쟁 지역에서 적진을 정찰하고 파괴하는 군사용 목적으로 개발 및 사용되었으나, 최근 들어서는 운반 및 보관의 편리성과 조작의 용이성 때문에 그 사용범위가 점차 확대되고 있다. The drone is a unmanned aerial vehicle that does not require pilots. It was developed and used for military purposes, which scouted and destroyed the enemy in the international dispute area. However, recently, due to the convenience of transportation and storage, It is gradually expanding.
즉, 드론은 비교적 가볍고 조작이 용이하기 때문에 방송 촬영용으로 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 광범위한 지역에서 야생동물을 관찰하고 밀렵을 감시하는 용도로 사용되고 있고, 게다가, 재해 및 재난 지역에 날아가 그곳 상황을 정찰하는 위험한 임무에까지 그 사용범위를 넓히고 있다.In other words, the drones are relatively light and easy to operate, so they are used not only for broadcasting but also for monitoring wildlife in a wide area and for monitoring poaching. Moreover, they are flying in disaster and disaster areas, It extends its use to dangerous missions.
향후, 드론은 재해 및 재난 현장의 단순한 정찰 임무를 뛰어넘어 재해 및 재난 현장에서 생존자 및 조난자에게 의료품 및 구호품을 전달하는 용도에까지 이용될 것으로 예상되고 있으며, 또한, 우유 및 신문배달과 같은 간단한 물품의 배달에도 활용될 것으로 기대되고 있다.
In the future, the drones are expected to be used beyond the simple reconnaissance mission of disasters and disasters to the use of medical supplies and relief supplies to survivors and victims at disaster and disaster sites, as well as the use of simple items such as milk and newspaper delivery It is also expected to be used for delivery.
본 발명은, UWB RTLS를 활용한 초정밀 실시간 측위를 기반으로 태그를 소지한 사람에게 자율 비행으로 도달할 뿐만 아니라, 물체와의 충돌 방지를 위한 회피 및 감지를 통해 안정적인 자율 비행이 가능하도록 하기 위한 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for not only reaching a person who owns a tag based on ultrahigh precision real-time positioning utilizing UWB RTLS but also for preventing RTLS Based drone autonomous flight system and a drone autonomous flight method.
또한, 본 발명은 드론을 이용해 대기 상태와 같은 환경적 요인에 대해서도 감시가 가능하도록 하기 위한 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a RTLS-based drones autonomous flight system and a dronon autonomous flight method for monitoring environmental factors such as atmospheric conditions using drones.
또한, 본 발명은 재난 발생 및 극한 상황 발생시, 미아 탐지 등의 경우에 신속하고 정밀한 위치 수집을 통해 신속한 대응이 이루어지도록 하기 위한 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a RTLS-based drones autonomous flight system and a dronon autonomous flight method in order to promptly and precisely acquire position information in the event of a disaster, an extreme situation, or a detection of a missing person.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템은, 사회적 약자가 갖고 다니는 저전력 소형화 디바이스로, 초광대역(Ultra Wide Band) 무선 통신을 통해 앵커 노드와 신호 및 데이터 송수신을 수행하는 태그(TAG); RTLS 기반 자율 비행 및 충돌 탐지 및 회피(Autonomous flight, Collision detection/avoidance based on RTLS) 기능을 갖는 드론; UWB RTLS 기반의 측위를 위한 AP(Access Point)로 상기 드론을 포함하여 다수개가 형성되는 앵커 노드; 및 상기 태그(TAG)와 하나의 앵커 노드 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 하나의 앵커 노드로부터 획득한 뒤, 상기 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하며, 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자에게 문제 발생 시, 상기 드론에 대한 제어 정보 전송을 통해 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자로 찾아가도록 하여, 상기 드론의 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 수신받아, 유관기관 서버로 전달하여 응급조치 대응을 하도록 하는 드론 통합 관제 서버; 를 포함한다.In order to achieve the above object, the RTLS-based drones autonomous flight system according to an embodiment of the present invention is a low-power miniaturization device carried by a socially disabled person, and transmits and receives signals and data with an anchor node through Ultra Wide Band A tag (TAG) for performing the tagging; Drones with RTLS-based autonomous flight and collision detection / avoidance based on RTLS; An access point (AP) for positioning based on UWB RTLS, wherein anchor nodes including a plurality of drones are formed; And acquiring location information of the tag (TAG) by data transmission / reception based on UWB RTLS between the tag (TAG) and one anchor node from one anchor node and then transmitting the location information of the tag (TAG) And when a problem occurs to a social minor possessing the tag (TAG), the social weak person having the tag (TAG) is searched through transmission of control information to the dron, A drones integration control server for receiving current status information including image information and transmitting the received status information to a related institution server for a first response; .
이때, 상기 드론 통합 관제 서버는, 상기 드론에 대기오염 감지 센서를 부착시 상기 드론에 의한 앵커 노드가 설치된 도심 내 또는 공단 지역을 자율 비행하면서 현재 대기 상태를 감지한 후 감지 정보를 제공받아 상기 유관기관 서버로 제공하는 것이 바람직하다.At this time, when the drones integration control server attaches the air pollution detection sensor to the drones, the drones integrated control server senses the current standby state while autonomously flying in a city center or an industrial area where the anchor node is installed by the drones, It is desirable to provide it as an institutional server.
또한, 상기 드론은, 배터리 잔량을 파악하여 미리 설정된 충전량에 미달하는 경우 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 수신한 뒤, 상기 태그(TAG)의 위치로 자율 비행한 뒤 미리 설정된 지점으로 복귀하는 기능을 수행하는 것이 바람직하다.The drones are configured to receive the position information of the tag (TAG) when the remaining capacity of the battery is less than a preset charge amount, and then return to a preset position after autonomous flight to the position of the tag (TAG) . ≪ / RTI >
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법은, 드론 통합 관제 서버가 태그(TAG)와 앵커 노드 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 상기 앵커 노드로부터 획득하는 제 1 단계; 상기 드론 통합 관제 서버가 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하는 제 2 단계; 및 상기 드론이 물체와의 충돌 탐지 및 회피에 의한 자율 비행으로 상기 태그(TAG)의 위치 지점까지 도달하는 제 3 단계; 를 포함한다.In order to accomplish the above object, the RTLS-based dronemonautonomous flight method according to the embodiment of the present invention is characterized in that the Dron integrated control server transmits the location of the tag (TAG) by transmitting and receiving data based on UWB RTLS between the tag (TAG) Comprising: a first step of obtaining information from the anchor node; A second step of the drone integration control server providing location information of the tag (TAG) with a drone; And a third step of the drone reaching a position of the tag (TAG) by autonomous flight by collision detection and avoidance with an object; .
이때, 상기 제 3 단계 이후, 상기 드론이 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 상기 드론 통합 관제 서버로 전송하는 제 4 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
A fourth step of, after the third step, transmitting the current situation information including the image information collected by the drones by the camera to the drones integrated control server; .
본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법은, UWB RTLS를 활용한 초정밀 실시간 측위를 기반으로 태그를 소지한 사람에게 자율 비행으로 도달할 뿐만 아니라, 물체와의 충돌 방지를 위한 회피 및 감지를 통해 안정적인 자율 비행이 가능한 효과를 제공한다. The RTLS-based drones autonomous flight system and the dronon autonomous flight method according to the embodiment of the present invention not only reach the person carrying the tag by autonomous flight based on the ultra-precise real-time positioning utilizing UWB RTLS, And provides a stable autonomous flight through detection and detection.
본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법은, 재난 발생 및 극한 상황 발생시, 미아 탐지 등의 경우에 신속하고 정밀한 위치 수집을 통해 신속한 대응이 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.The RTLS-based drones autonomous flight system and the dronon autonomous flight method according to the embodiment of the present invention provide an effect that quick response can be achieved through quick and accurate position acquisition in case of disaster occurrence, extreme situation, and child detection .
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 및 드론 자율 비행 방법은, 드론을 이용해 대기 상태와 같은 환경적 요인에 대해서도 감시가 가능한 효과를 제공한다.
In addition, the RTLS-based drones autonomous flight system and the dronon autonomous flight method according to another embodiment of the present invention provide an effect of monitoring environmental factors such as atmospheric conditions using a drones.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 중 드론의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 도 1의 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 중 드론 통합 관제 서버의 드론 통합 관제 플랫폼을 나타내는 참조도면.
도 4는 도 1의 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 중 드론 통합 관제 서버의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법을 나타내는 흐름도.1 is a diagram illustrating an RTLS-based drones autonomous flight system in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a dron in the RTLS-based drones autonomous flight system of FIG. 1; FIG.
3 is a reference diagram illustrating a drones integration control platform of a drones integration control server in the RTLS-based drones autonomous flight system of FIG.
4 is a diagram showing a configuration of a drones integration control server in the RTLS-based drones autonomous flight system of FIG. 1;
5 is a flow chart illustrating a RTLS-based drones autonomous flight method in accordance with an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
In the present specification, when any one element 'transmits' data or signals to another element, the element can transmit the data or signal directly to the other element, and through at least one other element Data or signal can be transmitted to another component.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템은 태그(TAG)(1), 드론(10), 앵커 노드(Anchor node; 20), 이동통신망(30), IP 네트워크(40), 드론 통합 관제 서버(50), 데이터베이스(53), 관리자/실무자 단말(60) 및 유관기관 서버(70)를 포함한다.1 is a diagram illustrating an RTLS-based drones autonomous flight system in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the RTLS-based drones autonomous flight system includes a
태그(TAG)(1)는 사회적 약자(노인, 장애인 등)가 갖고 다닐 수 있는 저전력 소형화 디바이스로, 초광대역(Ultra Wide Band) 무선 통신을 통해 UWB 앵커 노드(20)와 신호 및 데이터 송수신을 수행한다.The tag (TAG) 1 is a low-power miniaturization device that can be carried by a socially disabled person (the elderly, the disabled, etc.) and performs transmission and reception of signals and data with the
여기서 앵커 노드(20)는 초정밀 실시간 측위 기술인 UWB RTLS 기반의 측위를 위한 AP(Access Point)로 설치가 용이하게 제작하여 도심에 설치되며, 도 1과 같이 가로등, 가로수 등에 설치될 수 있다. 한편, 앵커 노드(20)에는 드론(10)도 포함될 수 있다. 이를 위해 앵커 노드(20)는 드론 통합 관제 서버(50)와 이동통신망(30) 또는 IP 네트워크(40)를 통해 신호 및 데이터 송수신을 수행할 수 있어야 한다. Here, the
이에 따라, 식별 번호를 갖는 태그(TAG)(1)와 다수의 앵커 노드(20) 간의 상대적 위치 정보를 통해 관리자/실무자 단말(60) 및 유관기관 서버(70)는 태그(TAG)(1)의 위치를 정밀하게 파악할 수 있다.Accordingly, the manager /
한편, 드론(10)은 RTLS 기반 자율 비행 및 충돌 탐지 및 회피(Autonomous flight, Collision detection/avoidance based on RTLS) 기능을 갖는 멀티콥터 드론(Multicopter drone)일 수 있다.Meanwhile, the
드론(10)은 배터리 잔량을 파악하여, 미리 설정된 충전량에 미달하는 경우, 태그(TAG)(1)의 위치 정보를 수신한 뒤, 사전에 프로그래밍 된 장소인 태그(TAG)(1)의 위치로 자율 비행한 뒤, 미리 설정된 지점으로 복귀하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 드론(10)은 배터리 충전을 위한 도킹 스테이션(Docking Station)으로 자동 복귀하는 기능을 구비할 수 있다.The
본 발명의 다른 실시예로, 드론(10)은 태그(TAG)(1)의 배터리 잔량을 앵커 노드(20)와 연결된 드론 통합 관제 서버(50)로부터 정보를 수신하여 파악하여, 미리 설정된 충전량에 미달하는 경우, 태그(TAG)(1)의 위치 정보를 수신한 뒤, 사전에 프로그래밍 된 장소인 태그(TAG)(1)의 위치로 자율 비행한 뒤, 태그(TAG)(1)의 위치로 자율 비행한 뒤, 미리 설정된 지점으로 복귀하는 기능을 수행할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the
이동통신망(30)은 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 이동통신망은 RNC(Radio Network Controller), 및 비동기식 MSC(Mobile Switching Center) 등을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 등 차세대 이동통신망으로 변경될 수 있음은 주지의 사실이며, 이동통신망(30)은 기지국을통해 드론(10)과 신호 및 데이터 송수신을 수행한다.The
한편, IP 네트워크(40)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망이며, 예컨대, 인터넷(Internet)이 될 수 있다. 또한, IP 네트워크(40)는 ALL IP(Internet Protocol) 기반의 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 망일 수 있다.Meanwhile, the
이동통신망(30)과 IP 네트워크(40)는 게이트웨이(G/W)를 통해 연결되는데, 게이트웨이(G/W)는 프로토콜 변환기의 하나이며, 이동통신망을 통해 무선으로 접속하는 무선단말과 IP망을 통해 유선으로 접속하는 프록시서버 간의 데이터 송수신을 가능하게 한다. 게이트웨이는 왑게이트웨이(Wap Gateway)로서, 무선단말에 해당하는 드론(10)이 드론 통합 관제 서버(50)에 액세스(Access)하기 위한 프로토콜 스택을 포함할 수 있다.The
드론 통합 관제 서버(50)는 태그(TAG)(1)를 소지한 사회적 약자(노인, 장애인)에게 문제 발생시, 드론(10)에 대한 제어 정보 전송을 통해 태그(TAG)(1)를 소지한 사회적 약자로 찾아가도록 하여, 드론(10)의 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 수신한 뒤, IP 네트워크(40)를 통해 유관기관 서버(70)로 전달함으로써, 유관기관 서버(70)를 운영하는 119, 경찰서, 민간 응급 시설과 함께 빠른 응급조치로 대응함으로써, 피해를 줄일 수 있는 서비스를 제공할 수 있다.The drone integrated
드론 통합 관제 서버(50)는 드론(10)에 대기오염 감지 센서를 부착시 드론(10)에 의한 다수의 앵커 노드(20)가 설치된 도심 내 또는 공단 지역을 자율 비행하면서 현재 대기 상태를 감지한 후 감지 정보를 제공받은 뒤, IP 네트워크(40)를 통해 유관기관 서버(70)를 운영하는 기상청으로 제공함으로써, 2차 피해를 막을 수 있도록 하는 감시, 순찰하는 서비스를 제공할 수 있다. The drones
데이터베이스(53)는 드론 통합 관제 서버(50)가 드론(10)이 다수개인 경우 각 드론(10)으로부터 수신된 감지 정보 및 자율 비행에 따른 GPS 위치 정보를 저장할 수 있다. The
관리자/실무자 단말(60) 및 유관기관 서버(70)는 드론 통합 관제 서버(50)에 의한 RTLS 기반 정밀 트래킹 서비스(Tracking Service) 수행 결과인 드론(10)에 대한 트래킹 정보를 IP 네트워크(40)를 통해 수신하여 모니터링을 수행할 수 있다.The manager /
이러한 구성을 갖는 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템은 재난 발생시 극한 상황의 대응을 위한 정찰 및 초기 대응 서비스, 교통상황 감시 등과 관련된 서비스, 교량 하부 검사 등을 통한 사고발생 예방 및 안전 확보 서비스, 버스 전용차로 위반 및 고속도로 갓길 운행 차량 감시 서비스, 차량 사고 시 항공 뷰 촬영으로 신속한 현장 물증 채취(경찰 또는 보험사) 서비스, 교내 학교폭력 사각지대 자율 비행 순찰 서비스, 시각장애우의 교내 및 공공장소에서의 네비게이션(Navigation) 서비스, 해안 경계 지역 자율 비행 순찰 서비스, 놀이공원, 해수욕장 등에서 어린이에게 태그(TAG)(1)를 지급 후 미아 발생시 드론(10)에 의한 미아의 위치 자율 탐지를 통한 미아찾기 서비스, 유아원/유치원 야외활동 시 미아 방지 서비스 등에 활용될 수 있다.
The RTLS based autonomous flight system based on the RTLS has the following features: Reconnaissance and initial response services to cope with extreme situations in the event of a disaster, services related to traffic situation monitoring, prevention of accidents and ensuring safety through bridge underwater inspection, (Police or insurance company) services, aviation blind blind spot autonomous flight patrol service, navigation service on the school and public places of the visually impaired. (TAG) (1) to the children in the coastal area autonomous flight patrol service, amusement park, beaches, etc., and to find out the location of the child by autonomous detection of the child by the drones (10) It can be used for anti-social service and so on.
도 2는 도 1의 드론(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 드론(10)은 RTLS 기반 자율 비행 모듈(Autonomous flight based on RTLS modlue)(11), 충돌 탐지 및 회피 모듈(Collision detection/avoidance modlue)(12), GPS/카메라 모듈(GPS/camera modlue)(13), 추가 모듈(Extra module)(14), 제어 모듈(15) 및 통신모듈(3G/LET Network module)(16)을 포함한다. 2 is a block diagram showing the configuration of the
RTLS 기반 자율 비행 모듈(11)은 제어 모듈(15)의 제어에 따라 GPS/카메라 모듈(13)의 GPS 수신기와, UWB RTLS이 설치된 도심지 영역에서 드론 통합 관제 서버(50)에서 제공하는 초정밀 실시간 측위 기술인 UWB RTLS(Ultra Wide Band Real Time Location System)를 이용하여 목표지점까지 자율 비행을 수행한다. The RTLS-based
충돌 탐지 및 회피 모듈(12)은 물체와의 충돌 방지를 위해 제어부(15)에 의해 GPS/카메라 모듈(GPS/camera modlue)(13)의 카메라를 통해 수집된 영상 정보에 대한 이미지 프로세싱과, 추가 모듈(Extra module)(14)의 센서 모듈(Sensors modlue for environment)(14a)에 의해 수집된 근접 물체 감지 정보를 활용하여, 물체에 대한 탐지 및 회피를 수행하도록 함으로써, RTLS 기반 자율 비행 모듈(11)에 의한 자율 비행을 수행을 보조한다. The collision detection and
GPS/카메라 모듈(GPS/camera modlue)(13)은 GPS 수신기에 의한 좌표 정보와 카메라에 의한 영상 정보를 제어부(15)로 실시간 제공한다. The GPS /
그리고 추가 모듈(14)은 센서 모듈(Sensors modlue for environment)(14a), 조명/음향 출력 모듈(Lights/sounds module)(14b) 및 음성 교신 모듈(Voice Chat module)(14c)을 구비한다. The
센서 모듈(14a)은 상술한 근접 물체 감지를 감지하기 위한 근접 물체 감지 센서 외에, 온도, 습도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, 그 밖의 대기 감지 센서 등을 포함함으로써, 각 센서에 의한 온도/습도 감지 정보, 방향 및 각도 정보, 지자기 정보, 대기 오염 정보를 포함한 대기질 정보 등을 수집한 뒤, 제어부(15)로 제공할 수 있다. The
조명/음향 출력 모듈(14b)은 제어부(15)의 제어에 따라 드론(10) 외부에 형성된 조명을 이용한 외부 식별을 위한 광 투사, 그 밖의 알림 음향 정보 전송을 위한 음향 출력을 수행한다. The illumination /
음성 교신 모듈(14c)은 제어부(15)의 제어에 따라 외부로부터 음성을 인식하고, 자동 응답 프로세스에 의해 음성 출력으로 외부와의 대화를 수행하기 위해 형성된다. 본 발명의 실시예로, 음성 교신 모듈(14c)은 태그(TAG)(1)를 소지한 사회적 약자와의 근접거리로 위치한 뒤, 드론 통합 관제 서버(50), 관리자/실무자 단말(60) 및 유관기관 서버(70) 중 하나와 이동통신망(30) 및 IP 네트워크(40)를 통해 음성을 송수신할 수 있도록 통신 모듈(16)을 제어할 수 있다. The
제어 모듈(15)은 UWB RTLS이 설치된 도심지 영역의 앵커 노드(20)를 중심으로 태그(TAG)(1)의 위치를 파악하고 목표지점까지 자율 비행을 수행하여 자동으로 찾아 갈 수 있도록 RTLS 기반 자율 비행 모듈(11)을 제어하는 것을 주요 기능으로 한다. The
보다 구체적으로, 제어 모듈(15)은 통신 모듈(16)을 제어하여 이동통신망(30) 및 IP 네트워크(40)를 거쳐 드론 통합 관제 서버(50)로의 주기적인 액세스를 수행한다. More specifically, the
이에 따라, 드론 통합 관제 서버(50)는 태그(TAG)(1)의 위치 정보를 UWB RTLS 기반으로 앵커 노드(20)를 통해 파악을 완료한 뒤, 드론(10)의 위치 정보를 생성하여 드론(10)으로 전송한다.Accordingly, the drones
본 발명의 다른 실시예로, 제어 모듈(15)은 통신 모듈(16)을 통해 실시간 위치 정보를 수신함으로써, 수신된 위치 정보를 이용해 GPS/카메라 모듈(13)에 의해 수집된 GPS 정보에 대한 보정을 수행함으로써, 정밀한 위치 정보를 기반으로 목표지점까지 자율 비행을 수행하도록 RTLS 기반 자율 비행 모듈(11)을 제어할 수 있다.
In another embodiment of the present invention, the
도 3은 도 1의 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 중 드론 통합 관제 서버(50)를 이루는 드론 통합 관제 플랫폼(50p)을 나타내는 참조도면이다. 도 4는 도 1의 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템 중 드론 통합 관제 서버(50)의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a reference diagram showing a drones integration control platform 50p constituting a drones
도 4를 참조하면, 드론 통합 관제 서버(50)는 통신부(51), 제어부(52), 데이터베이스(53)를 포함한다. 그리고 제어부(52)는 모니터링 모듈(52a), 정보 수집/관리 모듈(52b), 정밀 위치 측위 모듈(52c) 및 정밀 위치 제공 모듈(52d)을 구비한다. Referring to FIG. 4, the drones
모니터링 모듈(52a)은 RTLS 기반 정밀 트래킹 서비스(Tracking Service)를 통해 드론(10)의 모니터링을 관제하며, 태그(TAG)(10)의 위치파악을 통해 드론(10)과 태그(TAG)(10)의 상대적 위치 정보를 모니터링하여 IP 네트워크(40)를 통해 관리자/실무자 단말(60) 및 유관기관 서버(70)로 트래킹 정보를 제공하도록 통신부(51)를 제어한다. The
정보 수집/관리 모듈(52b)은 드론(10)의 센서 모듈(Sensors modlue for environment)(14a) 및 GPS/카메라 모듈(GPS/camera modlue)(13)에서 수집된 정보를 수신하도록 통신부(51)를 제어한 뒤, 드론(10)의 이동 경로 중 앵커 노드(20) 지점을 기준으로 한 수집 정보임을 요소로 하여 데이터베이스(53)에 영상 정보, 온도/습도 감지 정보, 드론(10)의 방향 및 각도 정보, 지자기 정보, 대기 오염 정보를 포함한 대기질 정보 등을 수집할 수 있다.The information collection /
여기서 드론(10)에 부착된 태그(TAG)(1)의 식별 번호를 대 카테고리로 하여, 자이로 센서에 의해 측정된 드론(10)의 방향 및 각도 정보를 상위 메타 정보로 하여, 그 1단 하위 카테고리에 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 저장한 뒤, 2단 하위 카테고리로 온도, 습도 센서에 의해 수집된 온도/습도 감지 정보, 지자기 센서에 의해 수집되 지자기 정보, 대기 감지 센서에 의해 수집된 대기 오염 정보를 데이터베이스(53) 상의 하나의 DB 단위로 구성할 수 있다. The direction and angle information of the
이때, DB라 함은, 각각의 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 데이터베이스(53)에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 정보의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 데이터베이스(53)에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.At this time, the DB may mean a functional and structural combination of software and hardware for storing respective corresponding information. The DB may be implemented as at least one table, and may further include a separate DBMS (Database Management System) for searching, storing, and managing information stored in the
정밀 위치 측위 모듈(52c)은 태그(TAG)(1) 위치와, 드론(10)을 포함한 앵커 노드(20)의 상대적 위치를 초광대역, 단거리 구간에서 저전력으로 넓은 스펙트럼 주파수를 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송하는 무선 기술에 해당하는 'UWB를 활용한 RTLS 기술'에 의한 위치 정보 획득을 수행한다.The precise
본 발명의 다른 실시예로, 정밀 위치 측위 모듈(52c)은 태그(TAG)(1)와 기지국 기반의 '삼각측량', 태그(TAG)(1)에 의해 한 개의 기지국과 2개의 주변 기지국들 사이의 신호 도달 시간의 차이를 이용하는 'TDOA'(Time Difference Of Arrival) 등을 활용하여 UWB를 활용한 RTLS 기술에 의한 위치 정보에 대한 보정을 수행함으로써, 위치 정밀 파악 기능을 통해 제공할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the precise
정밀 위치 제공 모듈(52d)은 태그(TAG)(1) 위치와, 드론(10)을 포함한 각 앵커 노드(20)의 상대적 위치 정보를 UWB RTLS 기반으로 부가 위치 측위 기술을 통해 보정을 통해 파악을 완료한 뒤, 드론(10)에게 태그(TAG)(1)로의 위치를 추적할 수 있는 위치 정보를 생성하여 드론(10)으로 전송하도록 통신부(51)를 제어한다.
The precise
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 드론 통합 관제 서버(50)는 태그(TAG)(1)와 다수의 앵커 노드(20) 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 태그(TAG)(1)의 위치 정보를 앵커 노드(10)로부터 획득한다(S110). 5 is a flowchart illustrating a RTLS-based drones autonomous flight method according to an embodiment of the present invention. 5, the drones
단계(S110) 이후, 드론 통합 관제 서버(50)는 드론(10)으로 태그(TAG)(1)의 위치 정보를 제공한다(S120).After step S110, the drone integrated
단계(S120) 이후, 드론(10)은 물체와의 충돌 탐지 및 회피에 의한 자율 비행으로 태그(TAG)(1)의 위치 지점까지 도달한다(S130).After step S120, the
단계(S130) 이후, 드론(10)은 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 드론 통합 관제 서버(50)로 전송한다(S140).
After step S130, the
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) .
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers skilled in the art to which the present invention pertains.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
1 : 태그(TAG)
10 : 드론
11 : RTLS 기반 자율 비행 모듈(Autonomous flight based on RTLS modlue)
12 : 충돌 탐지 및 회피 모듈(Collision detection/avoidance modlue)
13 : GPS/카메라 모듈(GPS/camera modlue)
14 : 추가 모듈(Extra module)
14a : 센서 모듈(Sensors modlue for environment)
14b : 조명/음향 출력 모듈(Lights/sounds module)
14c : 음성 교신 모듈(Voice Chat module)
15 : 제어 모듈
16 : 통신 모듈(3G/LET Network module)
20 : 앵커 노드
30 : 이동통신망
40 : IP 네트워크
50 : 드론 통합 관제 서버
51 : 통신부
52 : 제어부
52a : 모니터링 모듈
52b : 정보 수집/관리 모듈
52c : 정밀 위치 측위 모듈
52d : 정밀 위치 제공 모듈
53 : 데이터베이스
60 : 관리자/실무자 단말
70 : 유관기관 서버1: Tag (TAG)
10: Drones
11: Autonomous flight based on RTLS modlue based on RTLS
12: Collision detection / avoidance module (Collision detection / avoidance module)
13: GPS / camera module (GPS / camera modlue)
14: Extra module
14a: Sensors modlue for environment
14b: Lights / sounds module
14c: Voice communication module
15: Control module
16: Communication module (3G / LET Network module)
20: Anchor node
30: Mobile communication network
40: IP network
50: Dron integrated control server
51:
52:
52a: Monitoring module
52b: Information collecting / managing module
52c: Precise positioning module
52d: Precision Positioning Module
53: Database
60: Manager / practitioner terminal
70: Related institution server
Claims (5)
RTLS 기반 자율 비행 및 충돌 탐지 및 회피(Autonomous flight, Collision detection/avoidance based on RTLS) 기능을 갖는 드론;
UWB RTLS 기반의 측위를 위한 AP(Access Point)로 상기 드론을 포함하여 다수개가 형성되는 앵커 노드; 및
상기 태그(TAG)와 하나의 앵커 노드 간의 UWB RTLS 기반의 데이터 송수신에 의한 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 하나의 앵커 노드로부터 획득한 뒤, 상기 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하며, 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자에게 문제 발생 시, 상기 드론에 대한 제어 정보 전송을 통해 상기 태그(TAG)를 소지한 사회적 약자로 찾아가도록 하여, 상기 드론의 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 수신받아, 유관기관 서버로 전달하여 응급조치 대응을 하도록 하는 드론 통합 관제 서버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 통합 관제 서버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템.
A tag (TAG) for performing transmission and reception of signals and data with an anchor node through ultra wide band wireless communication with a low-power miniaturization device carried by a socially disabled person;
Drones with RTLS-based autonomous flight and collision detection / avoidance based on RTLS;
An access point (AP) for positioning based on UWB RTLS, wherein anchor nodes including a plurality of drones are formed; And
Acquiring positional information of the tag (TAG) by data transmission / reception based on UWB RTLS between the tag (TAG) and one anchor node from one anchor node, and providing position information of the tag (TAG) And when a problem occurs to a social minor possessing the tag (TAG), a social abbreviation having the tag (TAG) is searched through transmission of control information to the dron, A drones integration control server for receiving current situation information including information and transmitting the information to a relevant institution server to make an emergency response countermeasure; A drones integration control server, wherein the drones integration server comprises: Wherein the RTLS-based drone autonomous flight system comprises:
상기 드론에 대기오염 감지 센서를 부착시 상기 드론에 의한 앵커 노드가 설치된 도심 내 또는 공단 지역을 자율 비행하면서 현재 대기 상태를 감지한 후 감지 정보를 제공받아 상기 유관기관 서버로 제공하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템.
The drones integration control server according to claim 1,
When the atmospheric pollution detection sensor is attached to the drones, the atmospheric state is detected while the anchor node of the drones is installed in the inner city or the satellites, and the sensing information is provided to the related agency server. RTLS based autonomous flight system.
배터리 잔량을 파악하여 미리 설정된 충전량에 미달하는 경우 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 수신한 뒤, 상기 태그(TAG)의 위치로 자율 비행한 뒤 미리 설정된 지점으로 복귀하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 시스템.
[2] The apparatus according to claim 1,
When the battery remaining amount is less than a preset charging amount, performs a function of receiving position information of the tag (TAG), autonomously flying to the position of the tag (TAG), and returning to a preset position RTLS-based Dron Autonomous Flight System.
상기 드론 통합 관제 서버가 드론으로 상기 태그(TAG)의 위치 정보를 제공하는 제 2 단계; 및
상기 드론이 물체와의 충돌 탐지 및 회피에 의한 자율 비행으로 상기 태그(TAG)의 위치 지점까지 도달하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법.
A first step of the drones integration server acquiring location information of the tag (TAG) from the anchor node by data transmission / reception based on UWB RTLS between the tag (TAG) and the anchor node;
A second step of the drone integration control server providing location information of the tag (TAG) with a drone; And
A third step in which the drone reaches the position of the tag (TAG) by autonomous flight by collision detection and avoidance with an object; Wherein the RTLS-based dronon autonomous flight method comprises:
상기 드론이 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 포함한 현재 상황 정보를 상기 드론 통합 관제 서버로 전송하는 제 4 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RTLS 기반 드론 자율 비행 방법.5. The method of claim 4, wherein after the third step,
A fourth step of transmitting current situation information including image information collected by the drones to the drones integration control server; Based on the RTLS-based autonomous method.
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KR1020160004953A KR101895529B1 (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | System and method for supporting drone autonomous flight based on Real Time Location System |
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